Fysik och astronomi

När det är en skärva på månen som syns oavsett avtagande eller tilltagande. Det är ju nära nymåne och nymåne är ju inte jordskugga. Är det jorden som skuggar när den ser ut som C eller kommatecken? Vid halvmåne står ju månen helt på sidan om jorden så det kan ju inte vara jordskugga.

Frågan ställdes 2023-05-06 av Sabina, 51 år.

Vi ser bara ljuset från den del av månen som solen belyser och solen belyser månen från olika håll under en månad. En gång i månaden står månen mellan jorden och solen och är då nära solen på himlen. Då belyses nästan bara den sida av månen som är vänd bort från jorden. Ett par-tre dagar efter att månen passerat förbi solen så kan vi, lite efter att solen har gått ner, i väster se en månskära som vi kallar nymåne. Den kan då liknas vid en högerparentes. På motsvarande sätt kan vi ungefär en vecka tidigare, innan månen passerar solen på himlen, se en månskära i form av en vänsterparentes ett tag före soluppgången i öster. När månen står nära solen är den uppe nästan hela dagen och ibland får vi då syn på den medan det är fullt dagsljus.

Månen rör sig runt jorden på ungefär en månad och den tycks därför flytta sig en bra bit åt öster på stjärnhimlen varje dygn. Ett par veckor efter nymåne har månen rört sig ett halvt varv runt jorden. Då står jorden mellan solen och månen då kan vi hela natten se hela den sida av månen som solen lyser på. Det kallar vi fullmåne.

Vid sällsynta tillfällen passerar månen vid nymåne precis framför solen (och inte ovanför eller nedanför). Då kan man få se en så kallad solförmörkelse om man befinner sig på precis rätt plats på jorden. På motsvarande sätt kan månen vid fullmåne ibland passera genom jordens skugga. Den blir då mörkare och rödfärgad vilket vi kallar för en månförmörkelse.

Frågan besvarades av Bengt Edvardsson, universitetslektor vid avdelningen astronomi och rymdfysik, institutionen för fysik och astronomi.

Hur bildas en nebulosa och hur bildas en ny nebulosa inuti en nebulosa?

Frågan ställdes 2023-05-05.

Varför skapas det stjärnor i en mörk nebulosas kallaste mitt?

Frågan ställdes 2023-05-05 av Alma, 13 år.

Vem hittade nebulosan?

Frågan ställdes 2023-05-05 av Alice, 13 år.

Tack för era nebulosafrågor.

Nebulosor bildas i galaxer när gas och stoftpartiklar långsamt samlas i tunna moln. Av gasen kommer en god del från universums början och dras av gravitationskrafter in i galaxerna. Stoftpartiklarna och resten av gasen kommer från gamla och döda stjärnor som blåser ut nybildade atomer i kraftiga vindar eller i supernovaexplosioner.

Beträffande vem som först använde eller kanske myntade ordet nebulosa blir jag svaret skyldig. Ordet kommer från det grekiska ordet ”nebula” som enligt wikipedia betyder moln eller dimma. Ordet användes ursprungligen för allt som man tyckte såg suddigt ut på himlen och innan man visste vad det var för något. Man kallade till exempel det vi nu kallar galaxer för nebulosor, innan man med bättre teleskop kunde se att de var gigantiska stjärnsystem lika vår egen Vintergata. Nuförtiden betyder det alltså enorma ljusa eller mörka moln av het eller kall gas med en inblandning av stoftpartiklar. Se vidare i länken ovan.

Frågan besvarades av Bengt Edvardsson, universitetslektor vid avdelningen astronomi och rymdfysik, institutionen för fysik och astronomi.

Jag känner mig orolig för att månen eller solen kan krocka med jorden, kan de det?

Frågan ställdes 2023-05-04 av Charlie, 9 år.

Nej, jorden kan inte krocka med månen eller solen. Månen har snurrat kring jorden och båda har snurrat runt solen i mer än 4000 miljoner år och kommer att fortsätta med det ännu längre än så.

Det enda som skulle kunna orsaka en sådan kollision vore om en annan stjärna nästan krockade med solen. Detta är så ovanligt att det antagligen aldrig har hänt att två stjärnor krockat bland de flera hundra miljarderna VANLIGA stjärnor i vår galax vintergatan. Det händer ibland med dubbelstjärnor (solen är ingen dubbelstjärna) eller i jättestora täta klotformiga stjärnhopar (solen ingår inte i någon stjärnhop).

Frågan besvarades av Bengt Edvardsson, universitetslektor vid avdelningen astronomi och rymdfysik, institutionen för fysik och astronomi.

Bildas de i alla olika nebulosor?

Frågan ställdes 2023-05-04 av Svea, 12 år.

Stjärnor bildas bara längst inne i de kallaste och tätaste mörka nebulosorna i galaxer som vintergatan. I början är det inte alls ”tätt”, i själva verket är molnet där mycket tunnare än gasen i våra fina laboratorievakuum. Men eftersom de är så enormt stora (flera ljusår) så kan ibland gravitationen mellan alla de glesa molekylerna och stoftkornen koppla greppet och börja dra ihop molnet så sakteliga. I början märks ingen rotation men när molnet har krympt till många gånger mindre storlek så börjar det rotera en aning.

När ett gasmoln drar ihop sig blir det varmare och ökande temperatur betyder att gastrycket i molnet ökar vilket bromsar kontraktionen. Då måste molnet göra sig av med en del värme och det sker genom att det börjar stråla i infrarött ljus så att kontraktionen kan fortsätta. Rotationshastigheten ökar när molnet krymper (tänk på en isdansare som drar in armarna för att snurra fortare) och temperaturen stiger sakta. Så småningom gör rotationen att molnet ”plattar till sig” och ”centrifugalkraften” gör att den blivande stjärnan får en roterande skiva i ekvatorsplanet. Gasen innerst i centrum, nästan bara väte, blir så småningom flera miljoner grader het så att kärnreaktioner sker vilka höjer temperaturen ytterligare.

I den roterande skivan som finns runt stjärnan bildas snabbt olika typer av planeter vilka ”ärver” rotationen hos gasen. Resten av gasen och stoftet blåses snart bort från skivan av strålning och vindar från den nybildade stjärnan.

Frågan besvarades av Bengt Edvardsson, universitetslektor vid avdelningen astronomi och rymdfysik, institutionen för fysik och astronomi.

Jag såg nyligen ett tv-program om supermassiva svarta hål. Det verkade finnas massor av dem. Somliga med miljardtals stjärnors massa. Borde inte detta påverka vår uppfattning om att universum består av 70% mörk energi, 25% mörk materia samt 5% vanlig materia.

Frågan ställdes 2023-05-02 av Leif, 78 år.

Våra uppskattningar av mängden mörk materia och mörk energi beror inte på vad den mörka materien eller den mörka energin består av i detalj. De svarta hålen utgör en del av den mörka materien.

Frågan besvarades av Martin Sahlén, forskare vid avdelningen astronomi och rymdfysik, institutionen för fysik och astronomi.

Om gravitationen kan interagera med exempelvis en elektron eller kvark skulle gravitationen kunna vara mer än bara Einsteins störning av rumtiden och kanske kunna föra oss ett steg närmare en storförenad teori.

Frågan ställdes 2023-04-28 av Leif, 78 år.

Det stämmer det som du skriver. Precis som elektromagnetism förmedlas av fotoner, den svaga växelverkan av Z och W-bosoner och den starka kraften av gluoner skulle gravitationen också förmedlas av en växelverkanspartikel, en sk. gravition. Men vi är ännu långt ifrån att kunna visa om en sådan hypotes stämmer eller inte.

Frågan besvarades av Patrik Adlarson, forskare vid avdelningen kärnfysik, institutionen för fysik och astronomi.

Frågan ställdes 2023-04-26 av Alice, 13 år.

En nebulosa är ett gigantiskt moln av gas och stoftpartiklar. De är mycket vanliga i spiralgalaxers skivor och vi kan se dem runt omkring oss eftersom jorden finns i vintergatans skiva.

Ljusa nebulosor kallar vi astronomer för emissionsnebulosor eftersom de lyser. De lyser därför att gasen hela tiden får ny energi på något sätt, antingen genom att en het stjärna i närheten bestrålar gasen med ultraviolett ljus eller för att gasen kolliderar med annan gas och hettas upp. Emissionsnebulosor lyser ofta mycket starkt i rött ljus från väteatomer (väte är det vanligaste atomslaget i universum), men även andra atomer och joner ger ljus av olika färger.

Mörka nebulosor, eller absorptionsnebulosor, syns därför att de skymmer bort ljus som vi annars skulle se, till exempel från bakomvarande fält av stjärnor eller emissionsnebulosor. Det är inte gasen i de mörka nebulosorna som skymmer bort ljuset utan det skyms av de ”cigarrettrökssmå” fasta stoftpartiklarna som finns i gasen. Dessa består av ämnen som lätt klumpar ihop sig och utgör mindre än en procent av molnets massa.

Alla nya stjärnor bildas i de centrala och kallaste delarna av mörka nebulosor.

Frågan besvarades av Bengt Edvardsson, universitetslektor vid avdelningen astronomi och rymdfysik, institutionen för fysik och astronomi.

Frågan ställdes 2023-04-25 av Leif, 78 år.

Det stämmer att kvarkar inte kan observeras som fria partiklar. Detta beror på kvarkarnas inre egenskaper och den starka kraften som är den kraft som binder samman kvarkar i större objekt, hadroner. Det finns två huvudsakliga typer av hadroner, baryoner: bestående av tre kvarkar och mesoner, kvark-antikvarkpar. Den vanligaste förekommande baryonen är protonen (upp-upp-ner) och neutronen (upp-ner-ner). Den starka kraften förmedlas av partiklar som kallas för gluoner och även om de är masslösa så har de energi som bidrar till t.ex. protonens massa. Det visar sig att det bidrag som de individuella kvarkarnas massor har till protonens massa är därför bara några få procent.

Alla partiklar har olika egenskaper, såsom massa, och elektrisk laddning. Dessa egenskaper är konceptuellt något lättare att förstå eftersom de har en motsvarighet i vår vardag. Partiklarna har även egenskaper som inte har en direkt motsvarighet, och en av dessa är ”färg”. Kvarkar har färg men komposita objekt såsom protoner måste vara färglösa. Färg ska i det här fallet förstås som en analogi för hur denna egenskap hos kvarkarna tar sig uttryck. Hadroner blir ”färglösa” eller ”vit” om man lägger ihop en ”blå”, en ”röd” och en ”grön” kvark. Alternativt kan man lägga ihop en ”röd” och en ”antiröd” kvark till en meson som också blir färglös. Protoner och andra slags hadroner kan bara vara vita och även gluonerna måste också inneha färgegenskaper. Styrkan hos den starka kraften, förmedlat av gluonerna, kan förstås som ett gummiband. Ju mer vi drar i gummibandet desto mer energi åtgår. Om vi nu skulle försöka dra isär en kvark från en anti-kvark skulle det åtgå mer och mer energi att sträcka ut kvarkarna från varandra. Till slut skulle energin vara såpass hög så att det istället blir mer ekonomiskt att låta kvarken och anti-kvarken separera och forma hadroner var för sig. Detta beteende har man också observerat i olika fysikexperiment.

Nu har jag endast gett en enkel beskrivning. Det existerar en film som är gjord av fysiker tillsammans med konstnärer vid MIT för att visualisera protonen:

https://www.youtube.com/watch?v=G-9I0buDi4s&t=521s

Frågan besvarades av Patrik Adlarson, forskare vid avdelningen kärnfysik, institutionen för fysik och astronomi.

Enligt formeln E=mc2 finns massa i den starka kärnkraftens kraftfält i atomkärnan, kan ni uppskatta hur många gånger mer massa/energi som finns i atomkärnorna jämfört med utanför atomkärnorna i ett material, t.ex. människokroppen, är det tusental eller miljoner som skiljer?

Frågan ställdes 2023-04-25 av Per.

Enligt speciella relativitetsteorin är E=mc2, där E är energin i ett objekt, m är dess vilomassa, och c är ljushastigheten. Vi kan tolka denna som att massa och energi inte är två olika saker, utan att massa utgör en energiform. Ljushastigheten i kvadrat är i så fall en konverteringsfaktor mellan de två. Ungefär som vi konverterar en sträcka i meter till mil, eller en kostnad från kronor till euro, genom att multiplicera med en växelkurs. Växelkursen mellan massa i kg och energi i Joule är dock rätt hög, c2 ≈ 100000000000000000. Så lite massa innehåller så att säga mycket energi.

Den mesta av vilomassan (i vilken kropp som helst, till exempel en människokropp) finns i atomkärnorna, eftersom de står för majoriteten av vår massa. Protoner eller neutroner i kärnan väger ca 1000 gånger mer än elektronerna utanför, så nästan all vår massa och energi bor i kärnan.

Men E=mc2 gäller dock inte bara kärnor, och är inte exklusiv för kärnkraftens fält. Alla former av energiuttag från en kropp kommer minska dess massa en aning. Om en kopp med kaffe kallnar, så kommer dess massa att minska lite. Men det är mindre än nanogram i skillnad (eftersom konverteringsfaktorn är så stor som nämnt ovan).

Även kemiska reaktioner som frigör energi kommer minska massan en aning. Att atomkärnan förknippas med E=mc2 är alltså trots allt lite skevt. Min gissning är att denna bild (att E= mc2 är speciellt kopplat till kärnenergi) härrör till den så kallade Smyth-rapporten som släpptes av amerikanska myndigheter efter kärnvapnen blev kända, 1945. I den rapporten står formeln med i introduktionen, förmodligen menat som förklaring till hur så mycket energi kan utvinnas ur en liten bomb. Men formeln är trots det inte unik för kärnenergi.

I kärnreaktioner kan i och för sig en relativt stor energimängd frigöras, så att vilomassan minskar ”rejält”. Om exempelvis en uranatom fissionerar så frigörs cirka en promille av dess massa i form av energi som man kan tillgodogöra sig. En promille låter inte mycket men är betydligt mer än vi ser i andra reaktioner som är kemiska.

Frågan besvarades av Peter Andersson, forskare vid avdelningen tillämpad kärnfysik, institutionen för fysik och astronomi.

Enligt ett program på Kunskapskanalen roterade jorden betydligt snabbare för drygt 4 miljarder år tillbaka. Frågan är om jordens rotationshastighet fortfarande, men ytterst långsamt, ändå succesivt avtar med tiden?

Frågan ställdes 2023-04-23 av Jan, 83 år.

Din fråga kopplar till en annan fråga som jag nyligen svarat på, se https://www.physics.uu.se/samverkan/fraga-en-forskare/fraga/?tarContentId=1057954.

Slutsatsen är att jordrotationen fortsätter att bromsa in och att jorden så småningom kommer att vända samma sida mot månen hela tiden. Då kommer dygnen att vara längre än våra månader är idag. Jag har sett uppskattningar om att det kommer att inträffa om kanske fyra miljarder år, så ”det är ingen ko på isen”.

Frågan besvarades av Bengt Edvardsson, universitetslektor vid avdelningen astronomi och rymdfysik, institutionen för fysik och astronomi.

Om man skulle skicka utbränt atomavfall till solen, hur lång tid skulle det ta om man utnyttjar jorden som en slunga lika med satelliternas hastighet?

Frågan ställdes 2023-04-04 av Bertil, 78 år.

Det är inte en bra idé att skicka använt kärnbränsle till solen. Låt oss gå igenom några av anledningarna till detta.

1. Riskerna

Lyft av material till rymden sker än så länge med hjälp av raketer. Dessa störtar ibland https://www.youtube.com/watch?v=RY1cEOzaf78 https://www.youtube.com/watch?v=RY1cEOzaf78>. Om syftet med raketlyftet är att få bort kärnavfallet från vår miljö, så skulle det minst sagt slå tillbaka på oss om en rymdraket fullastad med använt kärnbränsle trillade ner på oss. Eftersom raketkrascher kan ske med mycket hög fart, och raketbränsle brinner med mycket hög temperatur, så skulle det vara utmanande att göra en transportbehållare för avfallet som vore säker i en sådan krasch.

2. Kostnaderna

Det vore väldigt dyrt. Enbart att ta upp 1 kg till rymden kostar ca 55 000 USD https://ttu-ir.tdl.org/bitstream/handle/2346/74082/ICES_2018_81.pdf?sequence=1&isAllowed=y https://ttu-ir.tdl.org/bitstream/handle/2346/74082/ICES_2018_81.pdf?sequence=1&isAllowed=y>. Trots att kärnkraft kan skryta om hög energidensitet, vilket ger relativt låga mängder avfall mätt i kg, så är avfallslagren för stora för att göra ett lyft till rymden till ett attraktivt alternativ. I enbart Sverige har vi i storleksordningen 10 000 ton kärnbränsle att ta hand om. Så det skulle kosta 100-tals miljarder dollar för att få upp bara själva bränsleavfallets massa i rymden. Lägg därtill att det skulle behövas tung skärmning och stadiga transportbehållare som kan förmodas väga ännu mer. Lägg därtill att man har lång kvar för att komma till solen, när man nått ut i rymden. Mer om det nedan.

3. Svårigheterna

Visst kan det verka som att det vore lätt att komma till solen, när vi väl kommit ut i rymden. Vi skulle väl falla dit med gravitationens hjälp, eller? Nej, tyvärr. Vi faller ju mot solen hela tiden, men missar, eftersom vi har en jättehög hastighet i vår omloppsbana runt solen. Den omloppsbanan är vi fast i https://www.nasa.gov/feature/goddard/2018/its-surprisingly-hard-to-go-to-the-sun

Ett sätt att komma till solen vore att skjuta raketen i motsatt riktning mot jordklotets riktning kring solen, och när vi kompenserat för vår ursprungliga hastighet (omloppshastigheten på 30 000 m/s) då skulle raketen med avfallet börja falla inåt mot solen. En viktig iakttagelse är att 30 000 m/s är mycket större än flykthastigheten från jorden (bara 11 000 m/s). Lägg till kostnaderna för det i punkt 2 ovan. Man kan även notera att det vore enklare och billigare (och säkrare?) att skicka avfallet ut från solsystemet! För det behöver vi bara 42 000 m/s, av vilka vi redan färdas i ca 30 000 m/s i år omloppsbana. Så det vore lättare att ”putta ut” avfallet ur solsystemet helt genom att öka den hastighet vi redan har, än att ”putta in” det i solen genom att bromsa.

4. Bumerangeffekt?

Om vi lyckades med att skjuta upp avfallet från jorden, och dessutom bromsa det i förhållande till solen, så skulle avfallet faktiskt börja falla mot solen. Men svårigheterna tar tyvärr inte slut där. Solen är mycket varm (6000 K), vilket kommer försvåra färden. Varje gång avståndet till solen halveras, så fyrdubblas den värmeeffekt som raketen tar emot från solstrålningen. Innan raketen når fram så kommer raketen och dess innehåll att smälta, förgasas till ett mycket stort gasmoln, och till sist bli ett plasma (dvs. en joniserad gas). Likt all annan materia som redan är i solen. Är det här ett problem? Ja möjligen. För plasma i solens utkant och omgivning skickas ut i stor hastighet, med ett utflöde som kallas för solvinden https://sv.wikipedia.org/wiki/Solvind. För kärnavfallet i fråga innebär det här att resan mot solen når en närmsta punkt, där det blir en joniserad gas, och sedan kommer det eventuellt att transporteras ut igen, ut till planetsystemen och vidare till det interstellära mediet. Vissa mindre spår av det radioaktiva avfallet kunde förväntas deponeras på jorden, månen och andra himlakroppar på vägen, vilket kan väcka frågor om man verkligen kommer att lyckas med uppsåtet.

5. Det finns bra alternativ

Det är sannerligen en knepig idé att skicka saker man vill bli av med in i solen. Men det kan också vara värt att belysa att det existerar alternativ. Det är geologiskt förvar som är den vedertagna idén för hur använt kärnbränsle ska lagras. Det finns många platser där berggrunden är stabil över miljontals år eller mer, vilket överträffar den tid som avfallet har betydande radiotoxicitet. Det ter sig som en bra idé i jämförelse.

Frågan besvarades av Peter Andersson, forskare vid avdelningen tillämpad kärnfysik, institutionen för fysik och astronomi.

Jag tänkte som du för det är lätt att räkna på: Stoppa lasten i jordbanan och låt den falla och har räknat på det:

Vad gäller tiden så utgår jag från jordens banhastighet runt solen, ca 30 km per sekund. Det är den hastigheten som gör att jorden inte faller rakt in i solen. Därför tänker jag mig att man ger lasten farten 30 km per sekund rakt ”bakåt”, tvärtemot jordens färdriktning. Effekten blir då att lasten ”står stilla” på jordens avstånd från solen och att den börjar falla rakt in mot solen med avstängd motor. (30 km/s är egentligen mycket snabbare än någon av de satelliter som går i banor runt jorden). Fallet skulle då ta drygt 2 månader (det går sakta i början) men farten när den nådde solen skulle vara över 400 km per sekund.

När man använder planeter som slungor handlar det förmodligen om minst två planeter och då är möjligheterna väldigt många, för många och för komplexa att räkna på utan att vara expert på banberäkningar (först måste man bestämma tiden för uppskjutning och sedan vilka planeter man ska runda). Resultatet skulle förmodligen bli ungefär som ovan plus att man dessutom först skulle kryssa runt i det inre solsystemet under flera år.

Frågan besvarades av Bengt Edvardsson, universitetslektor vid avdelningen astronomi och rymdfysik, institutionen för fysik och astronomi.

Jag har läst att kalium-40 har en halveringstid på 1,251 miljarder år. Betyder det att sannolikheten är 50% att en viss mängd kalium-40-atomer sönderfaller inom 1,251 miljarder år? Ifall cirka hälften av kalium-40-atomerna har sönderfallit efter 1,251 miljarder år, betyder det att kalium-40-atomerna på jorden kommer att försvinna? Jorden är ju cirka 4,5 miljarder år gammal. Eller nybildas kalium-40?

Frågan ställdes 2023-04-04 av Karin, 35 år.

Som du säger har kalium-40-isotopen en halveringstid på 1,251 miljarder år. Det betyder att om du har en viss mängd kalium-40 kommer hälften av dem att sönderfalla till en annan isotop efter 1,251 miljarder år (kalium-40 sönderfaller främst till kalcium-40), så mängden kalium-40 som finns kvar är hälften av det ursprungliga beloppet. Och efter ytterligare 1,251 miljarder år kommer den att reduceras till hälften av hälften. Detta är precis innebörden av ”halveringstid”.

Kalium-40 produceras inte på jorden i någon relevant mängd, och det som finns på jorden producerades i stjärnprocesser innan jorden bildades. Så efter varje 1,251 miljarder år halveras mängden kalium-40 i jorden tills, någon gång i framtiden, allt kalium-40 kommer att ha försvunnit från jorden. Observera att halveringstiden för kalium-40 är väldigt lång så det kommer att ta riktigt lång tid innan det händer.

Frågan besvarades av Diego Tarrío, forskare vid avdelningen tillämpad kärnfysik, institutionen för fysik och astronomi.

...och varför isåfall?

Frågan ställdes 2023-03-29 av Sara, 17 år.

Jag tror visst att det är möjligt. Det finns många som arbetar med sådana projekt just nu, många fler som vill att de ska ske, många som vill besöka Mars och några som säger sig vara beredda att flytta dit för gott. Svårigheterna och kostnaderna är väldigt stora vilket beror på att säkerheten för resenärerna är så viktig. Därför tror jag att det kommer att dröja mycket längre tid än entusiasterna säger innan man skickar människor till Mars.

Mars har bara en mycket tunn atmosfär som vi inte kan andas, så människor måste ha ”rymddräkt” på sig för att röra sig utomhus. Man behöver därför säkert bygga jättestora trycksatta byggnader med ”konstgjord” luft (kanske under marken) där man kan gå i vanliga kläder och där man kan odla mat i stora mängder och kanske skogar som genererar syre. Gravitationen på marsytan är bara knappt 40% av den på jorden så man kommer att känna sig väldigt lätt när man går eller hoppar runt.

Det är mycket enklare att sända maskiner och robotar som kan göra nästan allt som människor kan till ett fantastiskt mycket lägre pris. De behöver inte äta, bara elektrisk energi som kan fås på olika sätt. De kommer att kunna skapa gruvor och ta fram nödvändiga material, reparera varandra och kanske bygga nya robotar med instruktioner från jorden som så småningom kan göra allt som vi jordbor ber dem om.

Själv tycker jag inte att det verkar särskilt meningsfullt att skicka människor till Mars. Men det finns många fantaster, några vill göra det bara därför att ingen gjort det tidigare.

Frågan besvarades av Bengt Edvardsson, universitetslektor vid avdelningen astronomi och rymdfysik, institutionen för fysik och astronomi.

Att månen alltid visar samma sida mot jorden förklaras i ett TV-program med att månens rotation runt sin egen axel stämmer med dess omloppsbana runt jorden. En undran: Finns det någon teori om huruvida månens tyngdpunkt är förskjuten från dess mittpunkt? Detta skulle väl också förklara varför samma sida visas mot oss? Är månens bana runt jorden elliptisk?

Frågan ställdes 2023-03-22 av N-O, 67 år.

Månen tros ha bildats tidigt i solsystemets historia när en mindre kropp (cirka 10% av jordens massa, ungefär som Mars) kolliderade med jorden. I kollisionen kastades materia ut varav en del bildade en ring runt jorden vilken snart drog ihop sig till en fast kropp. Den nybildadede månen befann sig närmare jorden än den gör nu och hade sin egen rotation, eller spinn, och massfördelningen i månen var inte helt centralt symmetrisk. Gravitationskrafterna mellan månen och jorden skapade tidvatteneffekter på de två kropparna. Vilket minskade deras spinn. Månen slutade så småningom att spinna och på grund av den ojämna massfördelningen stannade den så att den nu alltid vänder ungefär samma sida mot jorden. Effekten av tidvattenkrafterna är nu att även jordens spinn saktar av och energi överförs till månens banenergi. Månen avlägsnar sig därför sakta från jorden vilket fortfarande sker. Så småningom kommer jorden också att alltid vända samma sida mot månen och månen slutar att avlägsna sig. Då kommer dygnen att sammanfalla med månvarven vilka då också blir längre än nu.

Frågan besvarades av Bengt Edvardsson, universitetslektor vid avdelningen astronomi och rymdfysik, institutionen för fysik och astronomi.

Frågan ställdes 2023-03-17.

Dvärgstjärnor kallas stjärnor under den längsta delen av sina ”liv”. Det är stjärnor som får sin energi genom att omvandla väte till helium i sina centrum. Processen kallas fusion där fyra väteatomkärnor (protoner) stegvis ”smälter” ihop till en heliumkärna (alfapartikel) plus två neutriner och energi som värmer stjärnan. Beroende på stjärnornas massor har de olika temperaturer vid ytan och får olika färger. De lättaste dvärgarna (med massa från 7% av solens massa) är röda och lite mer massiva dvärgar blir brandgula, solen sägs vara gul och sedan drar de åt grönt och blått för de mest massiva.

Det finns också bruna dvärgar – stjärnor som är för lätta för att starta vätefusion i centrum, och vita dvärgar – som inte är dvärgstjärnor i den ovanstående betydelsen utan de mycket små kärnorna av stjärnor som avslutat alla sina fusionsprocesser. Både de bruna och de vita dvärgarna kallnar därför långsamt och blir ljussvagare med tiden.

Anledningen till att stjärnor kallas dvärgar är att det finns mycket större stjärnor, jättestjärnor och superjättar. Solen kommer i slutet av sitt ”liv” (om cirka 5000 miljoner år) att få slut på vätet i centrum och svälla upp och bli en röd jättestjärna som så småningom blåser ut sina ytlager i en kraftig stjärnvind och slutar som en avsvalnande vit dvärg.

Frågan besvarades av Bengt Edvardsson, universitetslektor vid avdelningen astronomi och rymdfysik, institutionen för fysik och astronomi.

Frågan ställdes 2023-03-16 av Tord, 74 år.

Jag antar att du menar filmerna av uppskjutningar av raketer till omloppsbana där raketens bana ses böja sig (och till och med kan se ut att gå nedåt efter några minuter).

Raketen står rakt upp på startplattan men styrs snart av dysorna (drivraketernas munstycken) så att raketen rör sig snett uppåt genom atmosfären. Detta för att den ska få den önskade banan runt jorden. Man skickar oftast satelliter i östlig riktning för att de ska utnyttja jordrotationen för att få extra fart. Att raketen ibland tycks böja av så mycket att den tycks gå nedåt är en synvilla som beror på att jorden är rund och att raketens ”uppåt” där, långt bortom vår horisont, är en annan riktning än ”uppåt” vid startplattan.

Frågan besvarades av Bengt Edvardsson, universitetslektor vid avdelningen astronomi och rymdfysik, institutionen för fysik och astronomi.

Jag har läst ett inlägg i frågelådan av doktoranden Rebecca Lodin. Rebecca skrev att ”bananer släpper ifrån sig en positron (elektronens antipartikel) en gång varje 75 minuter”. Positroner är väl ett resultat av beta plus-sönderfall? Jag har läst på Wikipedia att de flesta kalium-40-atomer genomgår beta minus-sönderfall och att bara en pytteliten del genomgår beta plus-sönderfall. Betyder det att bananer släpper ifrån sig positroner men ännu fler antineutrinos pga. beta minus-sönderfallet?

Frågan ställdes 2023-03-13 av Karin, 35 år.

Det är sant att kalium-40 väldigt sällan sönderfaller med beta plus (alltså en positron), även om den kan göra det. Det absolut vanligaste sönderfallet för kalium-40 är beta minus, vilket sker i ca 89% av sönderfallen. Då får du också en antineutrino.

I de återstående sönderfallen är det vanligast med EC, som betyder Electron Capture. Bara ungefär en hundratusendel av sönderfallen är med beta plus, enligt datakällan NUDAT3.

Eftersom K-40 också skickar ut en rätt högenergetisk gammastråle i drygt 10% av sönderfallen, så är det troligt att fler positroner genereras av den än genom beta plus. Genom så kallad parbildning mellan gammastrålning och materia kan ett elektron-positronpar bildas. Hur ofta detta sker beror på vilka material som omger bananen.

Frågan besvarades av Peter Andersson, forskare vid avdelningen tillämpad kärnfysik, institutionen för fysik och astronomi.

Frågan ställdes 2023-03-10 av Loke, 7 år.

Nebulosor är ”moln” av gas och pyttesmå ”dammkorn” av bland annat kol, kisel, järn och olika sorters ispartiklar. De samlas ihop i galaxer med hjälp av tyngdkraften och av tryckvågor från våldsamma stjärnor och stjärnexplosioner. Gasen är mest väte och helium med lite tyngre atomer som till exempel syre, kol, svavel och neon. Gasen kan lysa i olika färger när ett moln blir upphettat av heta stjärnor i närheten – detta kallar vi ljusa nebulosor eller emissionsnebulosor. Men i kalla moln ser man inte gasen utan bara att de små stoftpartiklarna stoppar ljuset från stjärnor som ligger längre bort. Då kallas de för mörka nebulosor och kan se ut som ”hål” i stjärnhimlen.

Nya stjärnor kan bildas i de mörka nebulosorna och när stjärnorna dör blåser de ut gas och stoftpartiklar som kan bilda nya nebulosor.

Frågan besvarades av Bengt Edvardsson, universitetslektor vid avdelningen astronomi och rymdfysik, institutionen för fysik och astronomi.

Idag när jag körde bil hem från jobbet den 8 mars, 17:30 ungefär så såg solen extremt stor ut på himlen. Vad är det som gör att solen tycks variera i storlek på himlen? Att solen ser ut att få en annan form ibland ju närmare horisonten den kommer har man ju hört om men inte att solen varierar i storlek.

Frågan ställdes 2023-03-08.

Jag såg det ju inte själv men har tidigare sett solen som jag tolkar din beskrivning. Jag kan därför tänka mig att det beror på vädret. Det var antagligen tunna moln och kanske lätt snöfall bort mot horisonten. Då är inte solens konturer skarpa och molnpartiklarna (is/snö) sprider solljuset så att solen tycks svälla upp och bli en stor vit blobb utan tydlig kant.

Solens vinkelutsträckning på himlen varierar bara litegrand över året beroende på att jordens bana är aningen elliptisk, men det är inget man märker. Men som du säger ser solen ut att bli lite hoptryckt underifrån när den är nära horisonten. Det beror på att solstrålarna går en lång väg snett genom atmosfären och att atmosfären böjer ner ljusstrålarna på vägen till oss. Effekten vid horisonten är ungefär 1/2 grad – ungefär som solens diameter. Så när solen tycks ligga på horisonten är den egentligen precis under horisonten och skulle inte synas om man tog bort atmosfären.

Frågan besvarades av Bengt Edvardsson, universitetslektor vid avdelningen astronomi och rymdfysik, institutionen för fysik och astronomi.

Om man tänker sig att vi kunde gå bakåt i tiden, säg till att jorden skapades för ca 4 miljarder år sedan. Hade vi då observerat exakt samma bakgrundsbrus från big bang som vi gör idag?

Frågan ställdes 2023-03-07 av KE, 69 år.

När solen bildades var universums ålder omkring 9 miljarder år och då var universum varmare och den del av universum som vi kunde se var mindre, galaxerna låg närmare varandra.

Den kosmologiska mikrovågsbakgrunden hade högre temperatur, ca 4 kelvin (= grader Celsius över absoluta nollpunkten, nu är den 2,73 kelvin) vilket gjorde att mikrovågsbakgrunden var starkare vid alla våglängder. Galaxerna låg närmare varandra, deras stjärnbildningshastigheter var högre, och därför hade vi fått mer ljus från andra galaxer och även vår egen. Att universum var mindre gör att vi då lättare hade kunnat se bakåt i tiden till när de första stjärnorna och galaxerna bildades – allting fanns närmare.

Så i princip hade vi sett samma saker som idag men himlen hade varit ljusare vid alla möjliga våglängder.

Frågan besvarades av Bengt Edvardsson, universitetslektor vid avdelningen astronomi och rymdfysik, institutionen för fysik och astronomi.

Frågan ställdes 2023-03-05 av Sam, 15 år.

Detta är delvis en lite filosofisk fråga – varför forskar vi alls? – så det ena svaret till varför vi vill studera just andra planeter är samma som svaret till varför vi vill studera galaxer eller stjärnor eller rymdens expansion: vi vill veta hur universum bildades, och varför vi finns. Så frågan om det finns liv på andra planeter är kopplat till detta, för om vi kan förstå hur liv må uppstå på andra planeter så kan det möjligtvis besvara hur liv uppstod här på jorden, vilket är en spännande fråga även om det inte ”bidrar” till något bortom att besvara vår egen nyfikenhet!

Men vägen till en möjlig upptäckt av liv på andra planeter är ganska lång, och vi har en bra bit kvar, så den forskning som pågår just idag angår bara de allra första stegen dit. Vad vi försöker göra idag handlar mindre om ifall det finns liv eller ej men snarare om att förstå hur förhållandena kan vara på några av de 5000+ planeter som vi har upptäckt utanför vårt solsystem. Vi kallar dessa fjärran planeter ”exoplaneter”, och många av oss forskar om hur dessa planeter bildas, hur många som finns, och hur de jämför med planeterna i vårt solsystem – är de kalla? Varma? Små? Stora? Osv.

Det är genom studien av dessa exoplaneter, som t.ex. studien av deras klimat och atmosfärer, som man kan säga bidrar mer direkt till aktuell forskning som kanske kan hjälpa människor här på jorden idag. Om vi kan lära oss något om hur planeter och deras klimat beter sig så bidrar detta till vårt eget förstående om till exempel den klimatförändringen som händer här på jorden, vilket är självklart en av de viktigaste sakerna vi kan studera idag som forskare.

Frågan besvarades av Linn Boldt-Christmas, doktorand vid avdelningen astronomi och rymdfysik, institutionen för fysik och astronomi.

Är det teoretiskt möjligt att nå Alfa Centauri för en människa? Om man tänker sig en utveckling liknande Columbus resa för 600 år sedan, är det troligt att teknisk utveckling skulle kunna göra det möjligt att nå närmaste stjärna under en livstid?

Frågan ställdes 2023-03-02.

För närvarande är det helt omöjligt med dagens teknik, och man ska vara försiktig med att säga något säkert om framtiden. Men om man skulle ha energi, mat och strålningsskydd skulle man med en farkost som ständigt accelererar med 1g, det vill säga att man skulle känna det som om man var kvar på jordytan, kunna göra resan på 4 år. Du skulle då accelerera halva sträckan och bromsa lika länge den andra halva delsträckan för att komma fram och ”stanna”.

Formeln för att beräkna hur lång tid i sekunder det tar att resa en viss sträcka med konstant acceleration är sträcka är: tid = kvadratroten ur (2 gånger avståndet dividerat med accelerationen).

Halva avståndet till Alfa Centauri är 2,15 ljusår = 2,0·1016 m, accelerationen 1 g är ca 10 m/s2 så det skulle ta 63 miljoner sekunder. Hela resan skulle alltså ta cirka 4 år om jag räknat rätt. Den tid som resenären själv skulle uppleva är dock kortare enligt Einsteins speciella relativitetsteori, men hur mycket kortare har jag dock inte räknat ut.

Frågan besvarades av Bengt Edvardsson, universitetslektor vid avdelningen astronomi och rymdfysik, institutionen för fysik och astronomi.

Är solen en proton, jorden en neutron och månen en elektron? Och de andra planeterna som kretsar kring solen. Kan man tänka så, att så som det fungerar på atomnivå också fungerar mellan planeterna?

Frågan ställdes 2023-03-02 av Sandra, 34 år.

Sedan Niels Bohr och Ernest Rutherford 1913 presenterade sin enkla modell av atomens struktur är det många som slagits av likheten med planetsystemet, säkert de själva också. Dock är det väldigt mycket som skiljer. Till exempel är det olika krafter som får elektroner och planeter att röra sig runt sina centralkroppar. För elektronerna är det elektrostatisk kraft, som är otroligt mycket starkare än gravitationskraften som håller planeterna i sina banor. Till skillnad från gravitationskraften som enbart är attraktiv är den elektrostatiska kraften både attraktiv och repulsiv (lika laddningar, + +, eller - -, repellerar varandra). Planeterna rör sig alla i var sitt plan (som ungefär sammanfaller med varandra) medan elektronerna inte rör sig i plana banor utan på alla ”sidor” av atomkärnan. Elektronerna har bara vissa speciella orbitaler eller ”banor” som de kan röra sig i (somliga banor är inte ens runda utan har vackra former, se t.ex. https://sv.wikipedia.org/wiki/Atomorbital) medan planeternas banor långsamt ändras genom att de stör varandra och kan i princip finnas på vilka avstånd som helst från solen. Månen avlägsnar sig faktiskt lite från jorden hela tiden. Energin tar den då från tidvatteneffekten på jorden som bromsar jordens rotation en aning och gör dygnet längre.

Frågan besvarades av Bengt Edvardsson, universitetslektor vid avdelningen astronomi och rymdfysik, institutionen för fysik och astronomi.

Just nu i slutet av februari ser man tydligt Venus i skymningen och fram till ca kl. 21. Ca 300 grader medurs från Venus syns en ljusstark stjärna. Vilken stjärna är det som lyser så starkt? Gissar att det möjligen var Epsilon men kan det stämma? Enligt min stjärnkarta skulle den inte vara så ljusstark.

Frågan ställdes 2023-02-28 av KE, 68 år.

Det är Venus och Jupiter som du ser. De passerar varandra som närmast på himlen på kvällen den 2 mars. De syns då drygt en måndiameter från varandra.

Frågan besvarades av Bengt Edvardsson, universitetslektor vid avdelningen astronomi och rymdfysik, institutionen för fysik och astronomi.

Frågan ställdes 2023-02-21 av Albatoul, 18 år.

Det är den mer än hundra år gamla kärnfysiken som gör att vi förstår vilka processer som sker längst inne i stjärnorna där temperaturen är många miljoner grader. Vi kan på jorden göra experiment och se vad som händer vid väldigt höga temperaturer. Där och i stjärnornas centra krockar atomerna så häftigt att elektronerna ”lossnar” och atomkärnorna krockar och kommer så nära varandra att de ibland binds till varandra i en process som kallas kärnfusion. Den första processen är att fyra väteatomkärnor, protoner, stegvis slår sig ihop, omvandlas och bildar en heliumkärna. Dessa processer ger nästan all kärnenergi som stjärnan kommer att få under sin ”livstid”. I nästa steg måste temperaturen stiga till ungefär 100 miljoner grader. Då kan tre heliumkärnor bilda en kolatomkärna och kanske en syrekärna om en fjärde tränger sig på. Sedan kan i väldigt massiva (=”tunga”) stjärnor tyngre grundämnen (ända upp till järn och nickel) bildas genom sammanslagning av de lättare.

Som biprodukter bildas även små mängder av ännu tyngre grundämnen, ända upp till bly och uran. I stjärnor som har mer än 10 gånger solens massa får processen ett katastrofalt slut när den innersta kärnan kollapsar och kastar ut stjärnans ytterhölje i en spektakulär explosion. I själva supernovaexplosionen byggs också en del tunga atomkärnor upp.

Ibland händer det också att ”döda” rester av stjärnor i dubbelstjärnesystem smälter samman i andra typer av supernovaexplosioner som också bildar nya grundämnen.

Frågan besvarades av Bengt Edvardsson, universitetslektor vid avdelningen astronomi och rymdfysik, institutionen för fysik och astronomi.

Frågan ställdes 2023-02-17 av Leonsaaa, 19 år.

Ingen vet om det finns liv någon annanstans än på jorden. Men frågan är väldigt spännande och många forskare och andra intresserar sig för den. Nu kör till exempel robotbilar som bland annat söker efter spår av liv runt på planeten Mars. En europeisk rymdfarkost som heter Juice ska senare i år skickas till Jupiter för att undersöka om det finns möjligheter till liv under isen på Jupiters stora månar. Det finns också väldigt många forskare, bland annat här på astronomiavdelningen vid Uppsala universitet, som undersöker atmosfärerna på planeter kring andra stjärnor än solen för att förstå om där kan finnas levande organismer. Andra forskare, även bland mina kollegor, söker till och med efter spår av att intelligenta civilisationer i andra delar av universum lyckats förändra sin stjärnas ljus så mycket att den ser ”onaturlig” ut.

Frågan besvarades av Bengt Edvardsson, universitetslektor vid avdelningen astronomi och rymdfysik, institutionen för fysik och astronomi.

Frågan ställdes 2023-02-16.

Enheten mil är inte något som används internationellt. Jag tror att den är ganska lokal för Skandinavien (eller kanske bara för Sverige?) och användningen tycks gå ner med tiden. Vi använder ju till exempel km på vägskyltar som anger avstånd till nästa stad och km per timme för bilars hastigheter. Eftersom astronomi och rymdforskning är relativt små forskningsområden i Sverige så används engelskan som språk för att svenska forskare över huvud taget ska bli lästa. Då känns det naturligt att även i svensk kommunikation använda de enheter som man använder i sin forskning.

Frågan besvarades av Bengt Edvardsson, universitetslektor vid avdelningen astronomi och rymdfysik, institutionen för fysik och astronomi.

Frågan ställdes 2023-02-13.

Orsaken till att ingen rest till månen sedan 1970-talet är att det kostar så fruktansvärt mycket pengar. Men nu är ett projekt på gång att föra astronauter till månens sydpol. Det är NASA, med bistånd av ESA och privata aktörer som startat projekt Artemis för att göra detta. Den första sonden, Artemis 1 (obemannad), har redan rundat månen och landat igen.

Du kan finna en beskrivning av programmet under https://sv.wikipedia.org/wiki/Artemisprogrammet.

Frågan besvarades av Bengt Edvardsson, universitetslektor vid avdelningen astronomi och rymdfysik, institutionen för fysik och astronomi.

Kan man se på universum utifrån vår klassiska väderstrecksdefinition? Vill ni i så fall nämna några välkända fenomen/himlakroppar (stjärnor, galaxer, svarta hål, nebulosor etc.) och ge en riktning på dessa? Alltså exempelvis Norrut ligger Polaris”, sonden Voyager är på väg ut ur vårt solsystem åt följande väderstreck... så att man kan få lite av en kartbild över vad vi hittills upptäckt av universum åt olika väderstreck?

Frågan ställdes 2023-02-10 av Stina, 41 år.

Man kan bara i viss mån använda våra väderstrecksdefinitioner, endast beträffande riktningarna norr/söder. Polaris ligger ju nästan exakt vid norra himmelspolen dit jordaxeln pekar. Jorden roterar ju så alla öst/väst-riktningar på himlen ändrar sig hela tiden och är olika på olika sidor av jordklotet.

I astronomin använder man oftast ett ekvatoriellt koordinatsystemet för att beskriva positioner och riktningar på stjärnhimlen. Det liknar precis jordens longitud/latitud-system med den enda skillnaden att det ”sitter fast” på himlen och inte roterar med jorden. Latitud motsvaras av ”deklination” mellan 0 och +90 grader på norra himlen (norr om himmelsekvatorn) och mellan 0 och -90 grader för södra himlen. Longitud motsvaras av ”rektascension” som räknas från 0 till 24 timmar från den punkt på ekvatorn där solen vid vårdagjämningen passerar himmelsekvatorn från söder till norr. Anledningen till att man mäter rektascensionen i timmar i stället för i grader är att det tar 24 (stjärntids-)timmar för jorden att rotera ett helt varv. De flesta stjärnkartor använder det ekvatoriella koordinatsystemet. Orion ligger kring deklination 0 och rektascension omkring 5 1/2 timme medan Karlavagnen ligger omkring +60 graders deklination med rektascension 12 timmar. Du kan se ett exempel på en ekvatoriell stjärnkarta på tidskriften Populär Astronomis hemsida under https://www.popularastronomi.se/stjarnkarta/.

Ibland använder man i stället ett galaktiskt koordinatsystem med galaktiska longituder och latituder. Där motsvaras ekvatorn av vintergatans plan och nollpunkten för longituden är riktningen mot vintergatans centrum. Det finns även andra system som används för speciella ändamål.

Frågan besvarades av Bengt Edvardsson, universitetslektor vid avdelningen astronomi och rymdfysik, institutionen för fysik och astronomi.

Om jorden skulle sugas in i ett svart hål, skulle jorden förstöras inuti eller om den suger up hela solsystemet i rätt ordning skulle vi kunna leva i det?

Frågan ställdes 2023-02-08 av Ally, 16 år.

Om jorden skulle sugas in i ett svart hål så skulle allt krossas, till och med själva atomerna. Det spelar ingen roll om solen och de andra planeterna ”sögs in” först. Samma sak skulle hända med dem.

Svarta hål är väldigt sällsynta. De är rester efter väldigt massiva och ovanliga stjärnor. Vanliga stjärnor (och svarta hål) ligger otroligt glest i vår galax vintergatan. Risken att två stjärnor skulle kollidera är otroligt liten, så liten att det är tveksamt om två stjärnor någonsin kolliderat, utom i väldigt täta ”klotformiga stjärnhopar” (kolla i wikipedia vad de är).

Det finns inga närbelägna svarta hål till solsystemet. Vi skulle upptäcka dem om de kom nära genom att de skulle deformera stjärnhimlen omkring sig genom den gravitationella linseffekten. Den europeiska satelliten Gaia, till exempel, avbildar regelbundet himlen och skulle upptäcka ett svart hål på flera ljusårs avstånd.

Frågan besvarades av Bengt Edvardsson, universitetslektor vid avdelningen astronomi och rymdfysik, institutionen för fysik och astronomi.

Vi är några elever i åk 4, klass 4c, som undrar hur en marshmallow skulle se ut om den åkte upp i rymden utanför raketen. Skulle den smälta? Brinna? Bli platt som en pannkaka eller skulle den svälla upp?

Frågan ställdes 2023-02-06 av Petra, 10 år.

Jo den skulle säkert svälla upp när lufttrycket utifrån försvann och luften i alla tusentals bubblor inne i marshmallowen expanderade.

Ni kan faktiskt simulera en ”marshmallow på rymdpromenad” om ni lägger den på en assiett och kör den några sekunder i mikrovågsugnen. Då sväller bubblorna upp. Jag har själv testat med en skumtomte – den växte ordentligt (men den blev ganska lös och kladdig sedan).

Frågan besvarades av Bengt Edvardsson, universitetslektor vid avdelningen astronomi och rymdfysik, institutionen för fysik och astronomi.

..och varför de kommer till.

Frågan ställdes 2023-02-06 av Mike, 15 år.

Det finns två huvudtyper av ”vanliga” supernovor, dels detonerande dubbelstjärnor där en eller båda stjärnorna först blivit en vit dvärg (Typ Ia) och dels kollapser av väldigt massiva och ovanliga stjärnor med mer än omkring 10 gånger solens massa (Typ II).

Typ Ia är en komponent i en dubbelstjärna som bildats med massor lägre än 8-10 solmassor och som under sitt liv omvandlat vätet i sitt centrum till helium och sedan till kol och syre och andra ämnen och som därefter blåst av sig sina ytterlager och blivit en extremt kompakt vit dvärg, ungefär så stor som jorden. Om den kolliderar med sin dubbelstjärnekollega när de båda blivit vita dvärgar eller när gas från den andra (som i detta fall ännu inte hunnit bli en vit dvärg) faller ner på den vita dvärgen och får den att bli så massiv och het att den detonerar som en enorm fusionsbomb. Det blir ingenting kvar av den vita dvärgen utom en jättehet gas som sprids åt alla håll och som lyser väldigt starkt under några veckor.

Typ II kan inträffa när en massiv stjärna börjar få slut på fusionsbränsle och har byggt upp en kärna av järn och nickel i sitt centrum. När järnkärnan fortsätter att växa så kan till sist inte trycket där inne ”hålla emot” utan järnkärnan kollapsar. Då slås atomerna sönder och elektronerna trycks ihop med protonerna och bildar en enormt tät kärna av bara neutroner. Detta får kollapsen att stoppa som i en ”studs” vilken skickar en shockvåg ut genom resten av stjärnan och bromsar infallet av stjärnans ytterdelar. Bildandet av neutroner skapar också neutriner som hjälper till att kasta ut stjärnans ytterlager vilka lyser starkt under några veckor. Kvar blir en liten neutronstjärna med kanske en mils radie, eller möjligen ett svart hål.

Det här är i korthet vad som händer men supernovor är ett stort forskningsområde med mycket kvar att utreda och det kan finnas andra typer av supernovor vilka vi ännu inte säkert vet att vi observerat eller om de förekommer.

Frågan besvarades av Bengt Edvardsson, universitetslektor vid avdelningen astronomi och rymdfysik, institutionen för fysik och astronomi.

Rymden är ju tom så vad består ljuset av?

Frågan ställdes 2023-02-03 av Conny, 69 år.

Ljuset kan vi betrakta som små partiklar som får näthinnan att reagera när de kommer in i ögat. Det rör sig nästan obehindrat genom rymden. Ljuset har en väldigt hög men ändå begränsad hastighet på nära 300000 km per sekund. Om en stjärna är väldigt långt bort från oss så tar det alltså lång tid för stjärnans ljus att nå oss. Ljuset tar till exempel 25000 år på sig för att nå oss från stjärnor nära vintergatans centrum (avståndet är alltså 25000 ljusår). Så om en stjärna där skulle explodera nu så dröjer det 25000 år innan vi på jorden kan se explosionen.

Frågan besvarades av Bengt Edvardsson, universitetslektor vid avdelningen astronomi och rymdfysik, institutionen för fysik och astronomi.

En lustig fråga kanske men såg nåtgot som jag aldrig sett här om dagen. Ett stjärnfall där jag bor. Jag bor i Harbo, 30 min norr om Uppsala. Jag stod vänd nordväst runt 21-tiden. Den var stark och den föll väldigt snabbt och det var över bara på någon sekund. Är detta något som har noterats av andra som ni vet? Vad kan detta vara?

Frågan ställdes 2023-02-01.

Det låter som du sett en typisk meteor (eller stjärnfall), ett is/gruskorn som med 10-tals km per sekund kommit in i jordens atmosfär där den förgasats och joniserat en del av sina egna och luftens atomer och molekyler vilket skapar ett kortvarigt ljusfenomen. Sådana kan man se några stycken varje natt. Vid vissa tider på året, när jorden kommer nära en komets bana, blir de flera – en så kallad meteorskur.

Det finns ett antal meteorkameror över landet som varje klar natt registrerar meteorer. De samarbetar i det svenska meteornätverket med hemsida vid Uppsala universitet: https://www.astro.uu.se/~meteor/. Med observationer från flera kameror kan man ibland räkna ut var en stor meteor (som inte helt förgasats) fallit ner på jordytan – en så kallad meteorit – och försöka finna den.

Frågan besvarades av Bengt Edvardsson, universitetslektor vid avdelningen astronomi och rymdfysik, institutionen för fysik och astronomi.

Frågan ställdes 2023-01-28 av Ida, 6 år.

Det finns så många planeter i universum så vi kan aldrig räkna dem. Det verkar som om nästan alla stjärnor har planeter och just nu känner vi till fler än 5300 planeter som rör sig runt andra stjärnor än solen. Många astronomer undersöker dem nu för att se om det kanske finns liv på några av dem.

Vår egen stjärna solen har ju åtta planeter: Merkurius, Venus, jorden (eller Tellus), Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus. Solen har också några mindre planeter som därför kallas dvärgplaneter: Pluto, Eris, Ceres, Makemake och Haumea, och kanske kommer vi att hitta några till.

Frågan besvarades av Bengt Edvardsson, universitetslektor vid avdelningen astronomi och rymdfysik, institutionen för fysik och astronomi.

1. Vad kommer ”tid” ifrån. Definiera och beskriv hur tid är uträknat om inte den så kallade big bangen fanns. 2. Sedan beskriv varför det inte är möjligt att häva den tiden om du har beskrivning på ”tid”.

Frågan ställdes 2023-01-26 av MrX.

Fråga 1: Tid är ett relativt begrepp och vår tidmätning är i grunden baserad på jordens rotation (dygnet) och omloppstiden runt solen (året). Detta utvecklades långt innan någon funderade på big bang. Vi har vant oss vid att mäta och resonera om hur lång tid olika processer tar och vi har idag ganska god hum om i hur många år olika typer av stjärnor lever och hur lång tid det tar innan en vinranka börjar ge frukt. Med kunskap om vanliga lantmätarmetoder och om hur stjärnor utvecklas och ”beter sig” över tid har vi byggt upp en väl sammanhängande kännedom om dimensionerna på den del av universum som vi kan se och hur det expanderar. Vi kan därför uppskatta hur gammalt universum är (big bang) och finner också stöd för svaret med helt andra metoder än från kunskapen om stjärnutveckling.

Din andra fråga förstår jag kanske inte. För att ändra uppfattning om universums ålder skulle krävas att någon bevisar att stora delar av vår naturvetenskapliga kunskap är fel. Det görs väldigt många försök att finna fel i dess grunder (tänk vilken ära och vilka priser den skulle få som lyckades med detta). Försöken har hittills utmynnat i att naturvetenskapen testats på nya spännande sätt och att den ytterligare stärkts.

Om ”vad tid är” rent filosofiskt sett, finns det ingen konsensus såvitt jag vet, och diskussionerna och spekulationerna bara fortsätter.

Frågan besvarades av Bengt Edvardsson, universitetslektor vid avdelningen astronomi och rymdfysik, institutionen för fysik och astronomi.

..bort från jorden? Vad händer i mötet där ljus och skugga möts?

Frågan ställdes 2023-01-25 av Eva Lena, 79 år.

Hur mycket energi eller ljus som jorden emottar mitt i natten varierar mycket, framförallt beroende på månfasen. När det är månfritt kommer det mesta av ljuset från Vintergatan och zodiakalljuset som är solljus som sprids av små partiklar, ”damm”, i jordens och planeternas banplan. Jag har försökt att räkna på detta och uppskattar att vi i mitten av en månfri och klar natt får omkring 3 miljarder gånger mindre energi från ”rymden” än vi får från solen när den står i zenit – men jag är dock inte säker på att jag räknat rätt. Att vi ändå kan se en hel del i nattmörker beror på att våra ögon är ”logaritmiskt” ljuskänsliga och att pupillernas storlek anpassas efter ljusförhållandena. Vi upplever en fördubbling av ljusstyrkan som bara lite starkare ljus.

När solen just har gått ner får vi fortfarande väldigt mycket spritt blått solljus från himlen. Det är luftens molekyler och partiklar i atmosfären som företrädesvis sprider solens blåa ljus med en process som kallas rayleighspridning. Gränsen mellan dag- och nattsida kallas terminator och när den flyttar sig västerut gör det att det blir allt mörkare och natten träder in.

Frågan besvarades av Bengt Edvardsson, universitetslektor vid avdelningen astronomi och rymdfysik, institutionen för fysik och astronomi.

A. 13,8 miljarder år sedan Big Bang. I alla fall är det så långt ”tillbaka” vi kan ”se” just nu... Det svaga ljuset har alltså tagit 13,8 miljarder år för att komma till jorden. Då måste det innebära att det vi ser idag har ”åkt” ytterligare 13,8 miljarder från oss (förutsatt att universum expanderar) dvs. från den punkt där vi tittar längre ut i universum? Som jag tänker kommer vi aldrig att få se universums födelse, inte ens de första solarna, inte de första galaxerna... Ingenting före det vi faktiskt kan se idag. Ljuset från födelsen och alla andra händelser innan 13,8 miljarder år sedan har redan passerat oss... Vi kan ju inte titta på ljuset ”bakifrån”, ljuset går bara från originalpunkten, såvida vi inte har en enorm spegel ”därute”. Om jag tappar ett glas (Big Bang) på en asfalterad väg och den splittras, enda chansen för mig att se detta hända igen är ju att ha en enorm kikare på månen. Dessutom måste jag ju kunna ta mig dit snabbare än ljuset för att se glaset splittras igen. Alltså måste ”Big Bang” vara mycket äldre. Eftersom i ett svar stod det (vilket jag vetat i många år) att tunga ämnen uppstår i solar och sprids när de exploderar ”...i generation efter generation av solar...”. Det är troligen många fler generationer av solar och galaxer med tanke på hur många galaxer det finns, eller? B. Vatten på jorden är ju inte samma typ av vatten som finns i de så kallade kometer som ”förde” vatten till jorden under planetens bildande. Om nu inte kometer tog vatten till jorden, hur kom det hit? Men om vatten fanns någon annanstans innan, hur bildades vatten där? Typ en annan vattenplanet som exploderade tillsammans med en annan sol innan solsystemet bildades...? Eller bildades syre i en sol och sammanfogades med det väte som var kvar så att vatten bildades och kastades ut i universum när solen blev en supernova och exploderade?

Frågan ställdes 2023-01-19 av Kenth, 62 år.

Big bang inträffade inte i en punkt i ett tomt universum (något som man lätt får intryck av från populärvetenskapliga beskrivningar). Big bang skapade och fyllde från början hela universum som sedan dess ständigt expanderat. Därför skulle ljus från själva Big bang (om det kunde tränga igenom det tidiga ogenomskinliga universum så att vi kunde se det) komma från allt större avstånd varje dag. Det som vi idag ser från alla riktningar som den kosmiska mikrovågsbakgrunden släpptes loss som bland annat synligt ljus ca 380000 år efter Big bang när temperaturen var ca 3000 grader och universum blev genomskinligt. På samma sätt som ovan kommer detta till oss från ett allt större avstånd varje dag.

Alla tyngre grundämnen har skapats i olika processer efter Big bang, de flesta i stjärnor eller i stjärnexplosioner. Stjärnor har väldigt olika livslängder, de mest massiva stjärnorna lyser bara i några miljoner år innan de kollapsar och ofta ger upphov till supernovaexplosioner och enorma utflöden av ”nytillverkade” atomer. De lättaste stjärnorna kommer att leva i hundratals eller tusentals miljarder år innan de eventuellt ger ifrån sig sina fusionsproducerade grundämnesprodukter i kraftiga ”stjärnvindar”. De olika livslängderna gör det väldigt svårt att definiera ”generationer” av stjärnor. När nya atomer har kommit ut från stjärnor i en galax så blandas de med gas från andra stjärnor och med gas som ursprungligen kom från Big bang. Så småningom kallnar gasen och ger upphov till tätare moln där nya stjärnor av olika massa och livslängd kan bildas. Det tycks som om alla stjärnor får planetsystem runt sig i samband med bildandet.

Vatten är ju en kemisk molekyl skapad av två väteatomer (från Big bang) och en syreatom (från en massiv stjärna). De kombineras till vattenmolekyler där temperaturen och tätheten av atomer är ”lagom”, till exempel i utflöden – stjärnvindar – från röda jättestjärnor eller i kalla molekylmoln som är på väg att bilda nya stjärnor. Både väteatomer och syreatomer finns med olika antal neutroner – olika så kallade isotoper, som bildats i olika proportioner i olika massiva och lättare stjärnor. Genom att undersöka vattnets isotopsammansättning kan man försöka spåra varifrån och hur vattnet kommit till jorden och till andra platser. Jag tror inte att man ännu slutgiltigt löst frågan om precis hur och när vattnet kom till jorden. Klart är att det fanns mycket vatten och is i solsystemet när solens planeter bildades.

Frågan besvarades av Bengt Edvardsson, universitetslektor vid avdelningen astronomi och rymdfysik, institutionen för fysik och astronomi.

Frågan ställdes 2023-01-19 av Leif, 67 år.

Det finns flera svar på den frågan, beroende på vad som menas med ”rymdsten”.

Om vi börjar med sten- eller isrika kroppar som finns i rymden i omloppsbana kring solen, och som inte är en planet eller en måne, så är de största objekten dvärgplaneterna Pluto (2400 km diameter, 39 AE medelavstånd från solen), Eris (2300 km, 68 AE), Haumea (1600 km, 43 AE), Makemake (1400 km, 45 AE) och Ceres (940 km, 2,8 AE). (AE = astronomisk enhet = jordens medelavstånd från solen, 150 millioner kilometer.) De första fyra är transneptuner med en bana utanför Neptunus bana, den sistnämnda har en bana i huvudasteroidbältet mellan Mars och Jupiter.

Den största kroppen som inte är en dvärgplanet är transneptunen Varuna med 900 km diameter, följt av asteroiderna Vesta (525 km) och Pallas (510 km). Det finns 240 asteroider som har en diameter större än 100 km.

Källor:
Small-Body Database (SBDB) av SSD gruppen (Solar System Dynamics) vid JPL (Jet Propulsion Laboratory) i Kalifornien, https://ssd.jpl.nasa.gov/tools/sbdb_query.html
Plutos storlek bestämdes mha. observationer från rymdsonden New Horizons, Eris storlek mha. observationer från två teleskop i Chile, Haumea: 12 teleskop i Europa, Makemake: 7 teleskop i Chile och Brasilien.

Om frågan i stället handlar om den största rymdsten som har hittats på jordytan (en meteorit alltså), så är det Hobameteoriten i Namibia, en järnmeteorit som väger ungefär 60 ton.

Det finns en meteorit med ännu större massa av sammanlagt 74 ton som heter Aletai och hittades i China, men den består av flera fragment av mindre storlek (den största väger 28 ton).

Det finns 61 meteoriter med en total massa av 1 ton eller mer (dock inte alla i ett stycke). De flesta är järnmeteoriter, men det finns även några järnstenar och stenmeteoriter bland dessa, t.ex. pallasiten Brenham som hittades i USA och kondriten Jilin som föll i China, som båda har en total massa av ungefär 4 ton. Ett bra exempel på en stor järnmeteorit är Willamettemeteoriten som väger 15,5 ton och är 3 meter hög (finns att beskåda i American Museum of Natural History i New York). Andra exempel finns på Wikipediasidan ”List of largest meteorites on Earth” (på engelska).

Källa:
Meteoritical Bulletin Database av den internationella organisationen ”The Meteoritical Society”, https://www.lpi.usra.edu/meteor/

Frågan besvarades av Ulrike Heiter, universitetslektor vid avdelningen astronomi och rymdfysik, institutionen för fysik och astronomi.

Jag har läst att den svaga kraften tillåter en neutron att genomgå betaminus-sönderfall så att en proton, elektron och antineutrino skapas. Jag har också läst att i stjärnor måste vissa neutroner omvandlas till protoner för att kärnfusion ska starta. Kan ni förklara VARFÖR vissa neutroner måste genomgå betaminus-sönderfall för att initiera kärnfusionen?

Frågan ställdes 2023-01-12 av Karin, 35 år.

Precis som du skriver så kan en neutron omvandlas till en proton via betaminussönderfall och detta är mycket riktigt en viktig del i de kärnfusionsprocesser som sker i solen och andra stjärnor.

Solen består huvudsakligen av väte, och atomkärnan i en väteatom är en enda proton. Den energi som solen strålar ut har frigjorts i olika kärnfusionsreaktioner i solens inre. Det är inte enbart en sorts fusionsreaktion som sker, utan flera olika ”kedjor” med reaktioner, med nettoresultatet att vätekärnorna (protonerna) slås ihop och bildar tyngre grundämnen, i första hand helium. Men dessa tyngre grundämnen kan inte byggas upp enbart utav protoner; för att få stabila ämnen så måste man ha neutroner också. En stabil helium-kärna består t.ex. dels av 2 protoner, men det måste även finnas 1-2 neutroner för att kärnan ska vara stabil (dvs. för att den ska kunna hålla ihop och inte sönderfalla till två fria protoner igen). Så första steget i fusionsprocessen måste därför bli att två protoner slås ihop och, via betasönderfall, bildar så kallat deuterium (även kallat ”tungt väte”, en atomkärna bestående av en proton och en neutron). Dessa deuteriumkärnor kan sedan reagera med andra protoner och så småningom bilda helium. Om inte detta skedde så skulle inte heller de efterföljande fusionsreaktionerna kunna ske.

En bra bild på den reaktionskedja som är vanligast i solen finns här: https://en.wikipedia.org/wiki/Proton%E2%80%93proton_chain#/media/File:Fusion_in_the_Sun.svg

Frågan besvarades av Jacob Eriksson, universitetslektor vid avdelningen tillämpad kärnfysik, institutionen för fysik och astronomi.

Om ett rymdskepp är på väg hit ... hur nära måste det vara innan vi upptäcker det?

Frågan ställdes 2023-01-11.

Den frågan var svår men jag försöker i alla fall för skojs skull. Jag är inte expert på rymdfart eller militär övervakning. Frågan får mig att tänka på boken ”Möte med Rama” av Arthur C Clarke som handlar om en jättestor främmande farkost som närmar sig solen.

Svaret beror nog på olika omständigheter:

1) Vill de smyga? De skulle kunna gömma sig i en komet som de riktat in att komma nära jorden och komma fram därur när de finner det lämpligt. Våra mönstringar skulle upptäcka kometen långt ut i solsystemet men vi skulle nog inte misstänka något. Ett annat sätt att smyga vore att komma in i solsystemet och mot jorden från solens håll. Mönstringar från jordytan sker vanligen nattetid och tittar bort från solen. På dagen är himlen ljus vilket försvårar optiska observationer i riktning nära solen.

2) Hur stor är farkosten? Små stenar, meteoroider och annat ”grus”, kan vi ännu inte hålla koll på. Farkoster stora som våra bemannade skulle nog kunna komma ganska nära (några hundra miljoner km?) utan att upptäckas av radar eller optiska metoder.

3) NASAs Near-Earth Object Observations Program försöker hitta 90% av alla objekt större än 140 meter som hotar att kollidera med jorden inom överskådlig tid. Nu känner man till ca 25000. Om vi skulle resa till ett annat solsystem skulle vi säkert behöva en åtminstone så stor farkost.

(Referens: https://www.nasa.gov/planetarydefense/neoo 2023-01-24).

Frågan besvarades av Bengt Edvardsson, universitetslektor vid avdelningen astronomi och rymdfysik, institutionen för fysik och astronomi.

Finns det risk att jorden träffas av en stor meteor/asteroid som gör att människan dör ut inom en överskådlig framtid? Hur stor är risken? Skulle man i så fall upptäcka den i tid för att kunna göra något åt det? Och kan man överhuvudtaget göra något åt det innan det i så fall inträffar?

Frågan ställdes 2023-01-09 av Sofia, 28 år.

Risken för ett så stort nedslag är väldigt liten därför att det finns väldigt mycket färre stora asteroider än små. Olika beräkningar ger lite olika uppskattningar: En asteroid med diametern 1 km som beräknas kunna döda 1/4 eller mer av mänskligheten träffar jorden med i genomsnitt 200000 (tvåhundra tusen) års mellanrum (Referens: Encyclopedia Britannica: https://www.britannica.com/science/Earth-impact-hazard/Frequency-of-impacts läst 2023-01-24) eller med 440000 års mellanrum (Referens: Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Impact_event läst 2023-01-24) eller med 500000 års mellanrum (Ref: H.D. Foster i boken ”Comet/Asteroid Impacts and Human Society”, sid 453, Editerad av P. Bobrowsky & H. Rickman 2007, förlag: Springer). Man är alltså överens om att de är väldigt ovanliga.

För att försöka förbereda oss på (och kanske avstyra smärre) nedslag finns NASAs Near-Earth Object Observations Program som försöker hitta minst 90% av alla objekt större än 140 meter som hotar att kollidera med jorden inom överskådlig tid. Ingen av de 25000 hittills upptäckta objekt som ibland kommer nära jorden tycks vara på väg att träffa jorden under de närmaste 100 åren. (Referens: https://www.nasa.gov/planetarydefense/neoo läst 2023-01-24).

Risken att mänskligheten utrotas av en asteroid- eller komet-kollision tycks därför vara mycket mindre än risken att vi tar kål på oss själva med kärnvapen eller föröder samhället med en galopperande växthuseffekt med eventuellt påföljande massoroligheter och krig. För övrigt finns det några enstaka osäkra berättelser om enskilda personer som dödats av nedfallande meteoriter.

Frågan besvarades av Bengt Edvardsson, universitetslektor vid avdelningen astronomi och rymdfysik, institutionen för fysik och astronomi.

Tagit del av många ”fantasy stories” (på Discovery m.m.) om att det kan finnas ”osynliga planeter” skymda av solen etc. Men frågorna blir: 1. Vi har skickat sonder som nu passerat vårt planetsystem. Skulle inte de redan kunna se/titta ”på andra sidan solen”? Eller finns det rent fysiskt ”dolda vinklar” fortfarande? 2. Med alla våra mät-/detekteringstekniker, skulle det vara fysiskt möjligt att det finns oupptäckta planeter ”på andra sidan solen” i anpassade planetbanor?

Frågan ställdes 2023-01-07 av Curt, 68 år.

Tanken på en ”anti-jord” på andra sidan solen sägs vara minst 2400 år gammal och de förekommer just nu i olika ”konspirationsteorier”. Det lär ha varit den grekiske filosofen Filolaos som framförde tanken. På grund av ständigt växlande gravitationskrafter från de andra planeterna är dock inte en sådan bana möjlig, den skulle inte kunna stanna kvar utan driva iväg från det läget och troligen snabbt bli ett katastrofhot för jorden. Planeter på andra solavstånd än jordens har helt andra omloppstider enligt Keplers lagar och vi skulle snabbt upptäcka dem på natthimlen.

Vi har koll på alla större kroppar i solsystemet men det finns säkert smärre oupptäckta kroppar utanför Neptunus bana, liknande de ganska nyupptäckta omkring tusen kilometer stora Eris, Haumea och Makemake. Dessa tres omloppstider är alla flera hundra år. Man söker efter andra, bland annat genom att studera om det förekommer systematiska störningar på kända kroppars banor i solsystemet.

Jag tror inte att någon verkligen letat efter en antijord från rymdsonder, men en sådan skulle säkert ha dykt upp på bilder liknande den som Voyager 1 tog av jorden när rymdsonden var långt utanför Neptunus bana: https://en.wikipedia.org/wiki/Pale_Blue_Dot.

Frågan besvarades av Bengt Edvardsson, universitetslektor vid avdelningen astronomi och rymdfysik, institutionen för fysik och astronomi.

Den här tiden på året förlängs ju den ljusa delen av dygnet. Idag går solen upp 2 min tidigare och ner 16 min senare jämfört med vintersolståndet. Varför är ökningen inte lika stor morgon och kväll?

Frågan ställdes 2023-01-05.

Det beror på två omständigheter. Dels lutar jordaxeln 23 grader från jordbanans axel (vilket orsakar årstidsväxlingarna) och samtidigt är jordbanan svagt elliptisk så att vi är faktiskt närmast solen den 3 januari varje år. Detta gör att solen inte alltid står rakt i söder mitt på dagen.

En vacker illustration av detta är ett så kallat analemma. En bild med solen tagen vid samma tid på dygnet vid många tillfällen under året, se t.ex. https://apod.nasa.gov/apod/ap220918.html.

Frågan besvarades av Bengt Edvardsson, universitetslektor vid avdelningen astronomi och rymdfysik, institutionen för fysik och astronomi.

Frågan ställdes 2023-01-04.

När du börjar gräva har du säkert fötterna mot jordens centrum och huvudet uppåt. Du känner dig lättare (och svettigare) ju längre ner du kommer. När du kommer in till jordens centrum är du viktlös och känner ingen skillnad på upp och ner. Fortsätter du sedan så gräver du ovanför huvudet, det vill säga att ”jorden” ramlar ner och förbi dig in mot centrum när du gräver (och du får vara försiktig så att du inte själv ramlar ner). Till slut bryter du då jordytan och kommer upp med huvudet först.

Frågan besvarades av Bengt Edvardsson, universitetslektor vid avdelningen astronomi och rymdfysik, institutionen för fysik och astronomi.